دانلود پایان نامه ارشد : مدل­سازی تیرهای بتنی پیش تنیده تقویت شده با مواد مرکب پلیمری

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران 

گرایش : مهندسی و مدیریت ساخت

عنوان : مدل­سازی تیرهای بتنی پیش تنیده تقویت شده با مواد مرکب پلیمری

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات کرمان

دانشکده فنی و مهندسی، گروه عمران

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران M.Sc))

گرایش: مهندسی و مدیریت ساخت

 عنوان:

مدل­سازی تیرهای بتنی پیش تنیده تقویت شده با مواد مرکب پلیمری

 استاد راهنما:

دکتر علی اکبر مقصودی

استاد مشاور :

دکتر حامد صفاری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبعنوان               شماره صفحهچکیده 1فصل اول: کلیات تحقیق1-1- مقدمه. 31-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی.. 31-2-1 روش مکانیکی.. 31-2-2 روش شیمیایی.. 31-2-3 روش الکتریکی- حرارتی.. 41-3- مصالح و تجهیزات... 41-3-1 بتن.. 41-3-2 فولاد. 41-3-3 انواع گیرها و کابل ها 41-4- معیار اساسی پیش تنیدگی.. 41-4-1 بتن پیش تنیده 71-4-2 مزیت بتن پیش تنیده 81-5- روش های پیش تنیدگی.. 101-5-1 پیش کشیدگی.. 101-5-2 پس کشیدگی.. 111-6- تاثیر پیش تنیدگی روی تنش های مقطع. 121-7- پیش تنیدگی جزئی.. 131-7-1 پیش تنیدگی کامل.. 131-7-2 پیش تنیدگی جزیی.. 131-8- مواد مرکب FRP. 131-9- محدودیت مقاوم سازی.. 141-10- حداقل مقاومت سطح بتن.. 141-11- دلایل ترمیم و تقویت سازه ها 141-12- نیاز به بهسازی و مقاوم سازی.. 151-13- روش های ترمیم و تقویت سازه بتنی.. 151-14- ساختار مواد مرکب... 151-15- آشنایی با مواد مرکب... 161-16- روش های ترمیم و تقویت تیرهای بتنی.. 161-17- انواع مواد مرکب... 161-18- انواع محصولات frp. 171-19- انواع الیاف... 181-20- انواع پلیمرها 181-21- مزیت استفاده از FRP  در ترمیم سازه بتنی.. 191-22- پیشینه تحقیق.. 19فصل دوم: کلیات و مفاهیم2-1- مشخصات مصالح مصرفی.. 222-1-1 مقاومت بتن.. 222-1-1-1 اهمیت فولاد با مقاومت بالا. 232-2- فولادهای پیش تنیدگی.. 242-2-1 وایر. 242-2-2 رشته. 252-2-3 میلگرد. 252-3- رفتار سازه 252-4- رفتار تیرهای پیش تنیده در محدوده الاستیک... 252-4-1 تعادل داخلی.. 272-5- نیروی پیش تنیدگی.. 292-6- افت های در نیروهای پیش تنیدگی.. 292-7- اصول کلی محاسبات افت... 302-7-1 محاسبات افت ناشی از کوتاه شدگی الاستیک بتن.. 302-7-2 افت کوتاه مدت... 312-7-2-1 محاسبه افت ناشی از اصطکاک.. 312-7-3 افت کشش در محل گیره (کوتاه مدت) 322-7-4 افت دراز مدت... 332-7-4-1 افت ناشی از جمع شدگی بتن.. 332-7-4-2 افت های ناشی از وارفتگی بتن.. 332-7-4-3 افت ناشی از وادادگی فولاد پیش تنیدگی.. 332-7-5 افت ناشی از خزش... 342-8- مجموع افت های پیش تنیدگی.. 352-9- انواع پیش تنیدگی.. 352-10- خصوصیات مصالح FRP. 352-10-1 خصوصیات فیزیکی.. 352-10-1-1 چگالی.. 352-10-1-2 ضریب انبساط حرراتی.. 362-10-2 خصوصیات مکانیکی مصالح FRP. 362-10-2-1 رفتار کششی.. 362-10-2-2 رفتار فشاری.. 37فصل سوم: بررسی های آزمایشگاهی و تئوری3-1- مقدمه. 403-2- نمودارهای تنش و کرنش فولاد پیش تنیده و فولاد معمولی.. 423-3- تعیین تنش در فولاد های پس تنیده بدون پیوستگی.. 423-4- بررسی مطالعات گذشته. 433-5- روابط آیین نامه ای.. 463-6- مقادیر حاصل از آزمایشگاه و مقایسه با روابط موجود. 483-7- نتیجه گیری.. 493-8- شکل پذیری.. 493-8-1 شکل پذیری مصالح.. 493-8-2 شکل پذیری عضو. 503-9- نتایج آزمایشگاهی.. 513-10- باز پخش لنگر. 513-11- مدل های شکست و بار نهایی.. 523-11-1 ظرفیت باربری نهایی و آزمایشگاهی تیرها 533-11-2 مد شکست... 53فصل چهارم: طراحی خمشی4-1- طراحی خمشی.. 554-2- طرحی خمشی بر اساس تنش های.. 564-2-1 تیرها با خروج از مرکزیت پیش تنیدگی ثابت... 584-3- طراحی خمشی بر اساس بالانس بار. 584-4- کنترل ترک.. 614-5- مقایسه دهانه ساده با پیوسته. 614-6- پروفیل تاندون ها وترتیب تنش ها 624-7- حالت کلی طراحی.. 644-7-1 مقادیر حداکثر کشش در کابل ها 644-7-2 حالت نهایی.. 644-8- جزئیات اجرایی.. 644-8-1 مسیر کابل.. 654-8-2 محل قرارگیری کابل.. 654-9- ضوابط آرماتورهای معمولی.. 66فصل پنجم: معرفی اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس5-1- مفاهیم اجزاء محدود. 685-2- مراحل کلی اجزاء محدود. 685-2-1 تقسیم بندی و انتخاب نوع المان ها 685-2-2 انتخاب تابع جابجایی.. 695-2-3 تعریف روابط کرنش- جابجایی و تنش- کرنش... 695-2-4 استخراج روابط و ماتریس ساختمان المان. 695-2-5 برهم گذاری معادلات المانها به منظور دست یابی به معادلات  کلی یا اصلی و معرفی شرایط مرزی  705-2-6 تعیین درجه های آزادی مجهول(جابجا های کلی) 705-2-7  محاسبه تنش ها و کرنش المان. 705-2-8 تفسیر نتایج.. 705-3- استخراج معادلات تیر. 715-4- کاربرد اجزائ محدود. 735-5- مزایای اجزاء محدود. 735-6- برنامه آباکوس... 745-7- مزیت استفاده از نرم افزار آباکوس... 745-8- آشنایی کلی با نرم افزار آباکوس... 765-9- استفاده از فایل ورودی.. 765-10- مراحل طراحی تیر با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود. 78فصل ششم: تحلیل و نتیجه گیری6-1- مقایسه نتایج آزمایشگاهی تیرهای پس تنیده یکسره با روش مدل سازی آباکوس... 886-2- مدل سازی تیر پس تنیده تقویت شده با CFRP. 936-3- نتیجه گیری.. 996-4- پیشنهادات... 100منابع و مآخذ. 101فهرست منابع فارسی.. 101فهرست منابع انگلیسی.. 102پیوست 107چکیده انگلیسی.. 115چکیدهامروزه مواد کامپوزیت یا مواد مرکب (FRP) به عنوان یکی از پیشرفته ترین  و کاربردی ترین مواد در جهان صنعتی تلقی می شود و همچنین رشد و تکنولوژی این مواد در حال افزایش است. صنعت و تکنولوژی این مواد در کشور به عنوان یک صنعت نو مطرح است. استفاده از سازه های بتنی در ایران روبه افزایش  است و بدلائل مختلف از جمله تغییر کاربری سازه ها و بازنگری آیین نامه های بارگذاری، تیر سراسری اغلب نیاز به ترمیم و تقویت دارند. همچنین پیش تنیده کردن سازه های بتنی باعث افزایش ظرفیت خمشی این گونه تیرها شده و باعث افزایش مقاومت سازه و افزایش طول دهانه تیرها می شود. که هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ سازه ای مقرون به صرفه است. نیاز به ترمیم و تقویت و افزایش ظرفیت خمشی اعضای بتنی را می توان با  روشهای استفاده از مواد مرکب انجام داد. استفاده از مواد مرکب در ساختمان های بزرگ و تجاری و ابنیه های تاریخی که و هزینه تخریب و بازسازی آنها زیاد است، مورد توجه می باشد. باتوجه به زلزله خیز بودن کشور،  نیاز به تقویت سازه ها در برابر زلزله می باشد، این طرح این امکان را بوجود می آورد که بدون تخریب سازه با تقویت به وسیله مواد مرکب، مقاومت مورد نیاز را برای بهره برداری مجدد از سازه امکان پذیر سازد. پژوهش حاضر، جهت مدل سازی و ارزیابی تیرهای I - شکل سراسری (نامعین) پس تنیده با فولادهای بدون پیوستگی تقویت شده با ورق FRP  انجام شده. بدین منظور  از نرم افزار آباکوس استفاده شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.   کلمات کلیدی: پیش تنیدگی، تقویت سازه ها، مواد مرکب، نرم افزار آباکوس 1- مقدمهپیش تنیدگی[1] عبارت است از:  ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحوه دلخواه و به اندازه لازم به طوری که، در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده عضو، خنثی شده در نتیجه مقاومت و باربری آن افزایش می یابد. بتن پیش تنیده پس از بتن مسلح در  فرم های ساختمانی به کار گرفته شده  است. در قرن گذشته چندین الگو پیش تنیدگی متفاوت ارائه شده است، اثرات طولانی مدت تنش و انقباض باعث کاهش نیروی پیش تنیدگی می شود، و مزیت و کاربرد بتن پیش تنیده را کاهش می دهد، که این امر با استفاده از فولاد با مقاومت بالا تا حدی قابل جبران است (بیلینگتون 1976، 84-71).1-2- روش های وارد کردن نیروی پیش تنیدگی[2]1-2-1 روش مکانیکیشاید ساده ترین روش فشرده ساختن یک تیر به وسیله یک یا دو جک در مقابل دو تکیه گاه می باشد. این روش در بعضی از پروژه های بزرگ به  کار می رود در بعضی از پروژها می توان  پس از فشرده ساختن تیر بوسیله جک با قرار دادن ورق فولادی بین تیر و تکیه گاه جلو برگشت تیر را به حالت اولیه گرفت، سپس جک ها را آزاد کرد.  اشکال اساسی این روش ها این است که کوچکترین تغییر شکل یا حرکت تکیه گاه، به نحوه قابل ملاحظه ای نیرو را  کاهش می دهد.1-2-2 روش شیمیاییدر این روش نیروی پیش تنیدگی در اثر استفاده از سیمان های منبسط شونده بوجود می آید. این سیمان ها بر خلاف سیمان های معمولی در موقع گرفتن و سخت شدن به جای منقبض شدن منبسط می گردند، چون وجود کابلهای در داخل بتن جلوی این انبساط طول را می گیرد، در نتیجه مقدار نیروی فشاری در تیر ایجاد می شود. 1-2-3 روش الکتریکی- حرارتیدر این روش با وصل کردن جریان برق به کابلها باعث ازدیاد طول کابلها شده، سپس کابلها را توسط گیره هائی در همان حال کشیده به تکیه گاه وصل می کنند. پس از قطع کردن جریان و سرد شدن کابل ها، دور آنها را بتن ریزی می کنند و بعد از اینکه مقاومت بتن به حد لازم رسید کابل های کشیده شده را از تکیه گاه آزاد می کنند و در نتیجه نیروی کشیده شدن کابل ها به بتن منتقل می گردد، روش پیش تنیدگی حراراتی به طور وسیعی برای ساختن دالها، تیرها، خرپاها و ستون های چراغ برق مورد استفاده قرار می گیرد (دوبل 1936، 20-9). 1-3- مصالح و تجهیزات1-3-1 بتنمقاومت بتن در سازه های پس تنیده می بایست از مقاومت و کیفیت بهتری نسبت به بتن در سازه های ساخته شده از بتن مسلح معمولی، برخوردار باشد. زیرا بالا بودن مقاومت بتن باعث ایجاد گیرش و چسبندگی بهتر بین کابل ها و بتن می شود.1-3-2 فولادفولادهای پیش تنیدگی شامل مفتول ها و کابل های[3] ساخته شده از مفتول یا میلگردهای آلیاژ[4] دار پر مقاومت می باشند.1-3-3 انواع گیرها و کابل هاگیره استرند فورس 1-4- معیار اساسی پیش تنیدگیمعیار طراحی بتن آرمه چه برای نوع پیش تنیده و چه برای غیر پیش تنیده این است که:در جایی که در اثر بارگذاری خارجی، کشش ایجاد شود، آرماتور فولادی قرار گیرد، در بتن پیش تنیده آرماتور با مقاومت بالا، به کار می رود و این آرماتور قبل از اعمال بار خارجی کشیده می شود. این کشیدگی اولیه آرماتور بتن مجاور خود را پیش فشرده می کند و باعث می گردد که این بتن بتواند بار بیشتری را قبل از ترک خوردگی تحمل نماید.شکل 1-1: مقایسه تیرهای بتن آرمه و بتن پیش تنیده (محمودی زاده 1384، 8)در بتن پیش تنیده هیچ تنش و کرنشی چه در فولاد چه در بتن قبل از اعمال بار وجود ندارد. برای ترک دادن بتن در چنین تیری احتیاج به بار نسبتا کمی می باشد. قبل از ترک خوردگی، تنش های کششی ایجاد شده در آرماتور در تیر بسیار کوچک می باشد. در هنگام گسیختگی، لنگر وارده با ایجاد تنش های کششی بالا در آرماتور و تنش های فشاری بالا در بتن تحمل می شود.همانطور که در شکل (1-1) نشان داده شده است، عمل پبش تنیدگی باعث ایجاد یک سیستم تنش – خود متعادل می شود؛ این تنش خود - متعادل عبارت از تنش های کششی بالا در فولاد پیش تنیدگی که منجر به به نیروی کششی p  می شود و تنش های متقابل در بتن که نتیجه آنها یک نیروی فشاری برابر با p است. باید متوجه بود، که چون این دو نیروی متقابل همدیگر را خنثی می کنند، هیچ نیروی محوری یا لنگر خمشی در اثر پیش تنیدگی ایجاد نمی شود (محمودی زاده 1384،12).با وجود اینکه نیروی محوری و لنگر خمشی خالص در مقطع موجود نیست؛ در اثر پیش تنیدگی،  عضو کوتاه شده و قوس بر می دارد. چون قبل از هرگونه بار گذاری، تنش های فشاری زیادی در بتن موجود است، عضو مورد نظر می تواند بار زیادی را قبل از اینکه تنش تار تحتانی به تنش ترک خوردگی برسد تحمل کند،  بار دیگر در هنگام گسیختگی لنگر وارده به وسیله تنش های کششی بالا در فولاد و تنش های فشاری بالا در بتن تحمل می شود.فولاد غیر پیش تنیدگی فقط وقتی تحت کرنش قرا می گیرد، که بتن اطراف دچار کرنش شده باشد بنابراین کرنش های کششی بالا فقط در صورتی در این فولاد ایجاد می شود، که بتن اطراف آن شدیدا ترک خورده باشد.کرنش در فولاد پیش تنیده خیلی بیشتر از کرنش در بتن اطرافش می باشد؛ در شکل (2-1) به این دلیل، حتی قبل از ترک خوردگی بتن، فولاد پیش تنیدگی می تواند دارای تنش های کششی بالا باشد. می توان چنین تصور کرد که فولاد غیر پیش تنیده به صورت غیر مستقیم (از طریق پیوستگی با بتن اطراف) کرنش های وارده را قبول کند، به کمک پیش تنیدگی این طراح است که به صورت غیر مستقیم تنش موجود در  فولاد را کنترل کرده و تغییر شکل های سازه را تنظیم می کند.شکل 1-2: نسبت های دهانه به ارتفاع تیپ برای دالهای یک طرفه پیش تنیده و غیره پیش تنیده (محمودی زاده1384،18)بتن پیش تنیده یکی از جدیدترین  فرم های ساختمان است که وارد مهندسی سازه شده است. این روش در ابتدای قرن بیست و یکم توسط مهندس فرانسوی به نام یوجین فرنیسینه[5] با استفاده از برخورد منطقی مواد از جمله فولاد با مقاومت بالا توانست تکنیک پیش تنیدگی با موفقیت به کار ببرد، از این زمان به بعد بتن پیش تنیده به عنوان یک روش ساخت قابل قبول مورد استفاده واقع شد و امروزه در بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه در دسترس است.  ضمنا نیز مواد کامپوزیت یا مرکب امروزه به عنوان یکی از پشرفته ترین و کار بردی ترین مواد جهان صنعتی محسوب شده و روز به روز به رشد این تکنولوژی افزوده می شود.تاکنون در ضمینه تقویت سازه های بتن مسلح توسط مواد مرکب FRP  [6] تحقیقات زیادی صورت گرفته از جمله این تحقیقات تقویت خمشی تیرها با چسپاندن مواد مرکب به سطوح کششی و تقویت برشی خواهد بود (نشریه 1385، 345).با توجه به بررسی ها، از این صنعت در ساختمان سازی که تقویت سازه بوسیله مواد مرکب می باشد، پرداخته می شود.    1-4-1 بتن پیش تنیدهایده پیش تنیدگی یا پیش فشردگی یک سازه امری جدید نیست، به عنوان مثال بشر برای ساختن بشکه چوبی و چرخ ها و ارابه های فلزی برای تحت فشار قرار دادن مصالح مصرفی از این روش استفاده کرده است. روش پیش تنیدگی کاربردهای بسیاری در مهندسی عمران دارد، ولی معمول ترین آنها در بتن پیش تنیده می باشد که نیروی پیش تنیدگی به عضو بتنی وارد می شود و موجب به وجود آمدن یک نیروی فشار محوری می شود، که همه یا قسمتی از تنش های کششی بوجود آمده، در عضو تحت اثر بارگذاری خارجی را بی اثر می کند. بیشترین کاربرد پیش تنیدگی در زمینه سازه های ساختمانی به صورت تولید تیرها و دال ها با تکیه گاه ثابت می باشد. این تیرها معمولا در کارخانه ساخته می شوند، تا کنترل کیفیت بهتری  انجام می گیرد. جای که دهانه بزرگ تر لازم هستند معمولا تیرهای بتنی پیش تنیده به کار می رود.در تاریخ مهندسی نوین ایده پیش تنیده کردن بتن به بیش از یک قرن پیش بر می گردد، تا مدت ها توفیقی در این ایده به دست نیامد، که سرانجام در سال 1945 میلادی مهندس فرانسوی یوجین فرنیسینه توانست با استفاده از سیم فولادی با مقاومت بالا و بتن با مقاومت بالا کیفیت بهتر نسبت به محققان قبلی به صورت عملی به بتن پیش تنیده دست پیدا کند (بان نیستر 1986، 342-333).در زمینه مهندسی پل، معرفی بتن پیش تنیده؛ ساخت پل های با دهانه زیاد را عملی ساخته است. این پل ها معمولا از قطعات پیش ساخته تشکیل شده اند که با جرثقیل در ارتفاع مورد نظر قرار گرفته اند و به کمک پیش تنیدگی به قطعات موجود متصل می شوند. این فرایند همچنان ادامه پیدا می کند تا دهانه مورد نظر تکمیل شود. در پل های کوچک تر استفاده از تیرها پیش ساخته پیش تنیده بسیار اقتصادی است، بویژه اگر بخواهیم ترافیک کمتری زیر پل ایجاد شود.تعداد صفحه :134قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید